DE9400777U1

DE9400777U1 - Umsetzvorrichtung für Stapel aus parallelen Gegenständen

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Publication number: DE9400777U1
Application number: DE9400777U
Authority: DE
Original assignee: Protech Automation GmbH
Current assignee: Protech Automation GmbH
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1994-01-18
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2004-01-19

Description

Umsetzvorrichtunq für Stapel aus parallelen Gegenständen

Die Erfindung betrifft eine Umsetzvorrichtung zum Umsetzen von Stapeln aus parallelen Gegenständen, insbesondere zum Umsetzen von Stapeln, die in einem Behälter enthalten sind, in eine Ablagevorrichtung, aus der die Gegenstände einer Verarbeitungsmaschine zugeführt werden.

Aus der Patentanmeldung DE 42 08 450 Al ist eine Umsetzvorrichtung für Stapel aus parallelen Gegenständen bekannt, die eine Greifvorrichtung mit zwei linear bewegbaren parallelen Greifarmen aufweist. Die Greifarme umgreifen den Stapel von dessen Stirnseite her und drücken ihn zusammen. Ferner ist eine Winkelschiene vorhanden, die quer zur Bewegungsrichtung der Greifer schwenkbar ist und mit einer Schiene in Einschnitte der Gegenstände eingreift. Durch diese Winkelschiene werden

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die Gegenstände in dem Stapel ausgerichtet und am Herausfallen gehindert. Die Greifvorrichtung ist längs einer Schiene bewegbar, welche um eine horizontale Achse herum schwenkbar ist. Diese Greifvorrichtung ist für eine sehr spezielle Aufgabe, nämlich zum Ergreifen von Faltschachteln, die einen Einschnitt aufweisen, und zur Ablage dieser Faltschachteln auf einer schrägen Rutsche, vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umsetzvorrichtung für Stapel aus parallelen Gegenständen zu schaffen, die die Gegenstände ergreift und beim Ergreifen in eine exakt ausgerichtete wählbare Stapelposition bringt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Umsetzvorrichtung weist zwei kreuzweise angeordnete Greifarmpaare auf und kann somit als "Kreuzgreifer" bezeichnet werden. Jeder der Greifarme hat einen eigenen Linearantrieb, so daß die Greifarme generell unabhängig voneinander steuerbar sind. Jeder Greifarm kann so gesteuert werden, daß er am Ende seiner Einzugsbewegung eine bestimmte Position einnimmt, die von der Breite bzw. der Länge des aufzunehmenden Stapels abhängig sein kann. Insbesondere ist eine exakte Orientierung der Gegenstände in Querrichtung des Stapels möglich, wobei die beiden in Querrichtung wirkenden Greifarme die Gegenstände exakt im Stapel ausrichten. Es kann also nicht vorkommen, daß einzelne Gegenstände nach einer Seite aus dem Stapel heraus vorstehen.

Die Greifarme können so gesteuert sein, daß sie den Stapel zuerst in Querrichtung ausrichten, und daß dann das Zusammenpressen des Stapels in Längsrichtung erfolgt. Hierbei sind die Gegenstände während des Ausrichtens in Querrichtung noch relativ lose. Alternativ ist es auch möglich, zuerst den Stapel in Längsrichtung zusammenzudrücken oder die beiden kreuzweise erfolgenden Bewegungen gleichzeitig auszuführen. Ferner können Stapel von Gegenständen auch "über Eck" ausgerichtet werden, indem einer der beiden querwirkenden Greifarme und einer der beiden längswirkenden Greifarme gleichzeitig bewegt werden.

Durch das ausschließlich lineare Bewegen der Greifarme ist eine exakte Positionssteuerung der einzelnen Greifarme und ein hochgenaues Positionieren der Greifarme in ihrer Endstellung möglich.

Die Erfindung betrifft ferner eine Umsetzvorrichtung mit einer Greifvorrichtung aus zwei kreuzweise linear bewegbaren Greifarmpaaren, wobei die Greifvorrichtung an dem um mehrere Achsen schwenkbaren bzw. drehbaren Roboterarm eines Industrieroboters angebracht ist und der Roboterarm ferner in seiner Längsrichtung linear bewegbar ist.

Eine derartige Umsetzvorrichtung kann wegen der Vielseitigkeit des Roboters die Greifvorrichtung beliebig im Raum verschwenken. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Greifvorrichtung um die Längsachse des Roboterarms und somit um die Längsachse ihres Rahmens herum drehbar ist. Dies ermöglicht es, daß die Gegenstände wahlweise sowohl in derjenigen Orientierung in

einer Ablagevorrichtung eingesetzt werden, in der sie aufgenommen wurden, als auch in umgekehrter Orientierung, also mit der Unterkante nach oben. Ein solcher Orientierungswechsel ist dann erforderlich, wenn die Gegenstände ursprünglich falsch herum abgelegt worden sind bzw. wenn der Behälter, der die Gegenstände enthält, mit verkehrter Orientierung aufgestellt wurde.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Umsetzvorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht der Uxnsetzvorrichtung aus Richtung des Pfeiles II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Greifvorrichtung aus Richtung der Pfeile III-III von Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht der Greifvorrichtung von unten aus Richtung der Pfeile IV-IV von Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Greifvorrichtung entlang der Linie V-V von Fig. 2,

Fig. 6 das Ergreifen eines Behälters mit der Greifvorrichtung, die vorher die Gegenstände aus dem Behälter entnommen hat,

Fig. 7 das Ablegen des Stapels von Gegenständen in einer Ablagevorrichtung, gesehen aus Richtung des Pfeiles VII in Fig. 1, wobei ein Orientierungswechsel des Stapels erfolgen kann, und

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII von Fig. 7.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Umsetzvorrichtung weist einen Roboter 10 auf, dessen Basis 11 auf einem Tisch 12 befestigt ist. Der Roboter 10 hat mehrere Roboterglieder 13,14,15,16, die hintereinander angeordnet sind und die um verschiedene rechtwinklig zueinander verlaufende Achsen 17,18,19 schwenkbar sind. Der Roboterarm 20 oder -finger, der das letzte Roboterglied darstellt, ist um eine Querachse 21 des Robotergliedes 16 schwenkbar, welches aus dem Roboterglied 15 linear ausfahrbar ist.

An dem stirnseitigen Ende des Roboterarms 20 ist die Stirnseite der Greifervorrichtung 22 befestigt. Diese Greifervorrichtung 22 weist einen langgestreckten quaderförmigen Rahmen 2 3 auf, aus dem nach unten zwei parallele Greifarme 24,25 abstehen. Der Greifarm 24 wird von einem Linearantrieb 2 6 und der Greifarm 25 von einem Linearantrieb 27 angetrieben. Die Linearantriebe sind beispielsweise Kolben-Zylinder-Einheiten, können aber auch aus Drehmotoren mit Spindeln bestehen. Die Linearantriebe 2 6,27 sind innerhalb des Rahmens 23 befestigt und sie treiben die Greifarme 24,25 so an, daß diese sich parallel zu dem Rahmen 23, aus dem heraus sie nach unten hervorstehen, bewegen.

Zwei seitliche Greifarme 28,29 sind quer zu dem Rahmen 2 3 bewegbar. Hierzu sind im Innern des Rahmens Lager 30 vorgesehen, in denen quer zum Rahmen verlaufende Stangen 31 längs verschiebbar geführt sind. An den Enden der Stangen 31 sind die plattenförmigen Greifarme 28,29 befestigt. Der Greifarm 2 8 wird durch einen Linearantrieb 32 angetrieben und der Greifarm 29 durch einen Linearantrieb 33. Die Linearantriebe befinden sich zwischen den Greifarmen und dem Rahmen 23 und bei eingezogenen Greifarmen befinden sie sich innerhalb der Kontur des Rahmens 23. Alle Linearantriebe 26,27 und 32,33 sind also auf der jeweiligen Innenseite ihres Greifarmes angeordnet.

Die Greifarme 28,29 erstrecken sich in Längsrichtung jeweils über eine Länge, die der Länge des zusammengedrückten Stapels von Gegenständen entspricht, so daß sie bei zusammengedrücktem Stapel sämtliche Gegenstände erfassen.

Nach den Figuren 1 und 2 befinden sich zwei Stapel 35,36 von Gegenständen in einem Behälter 37 in Form eines oben offenen Kastens. Die Stapel 35,36 sind horizontal liegend in dem Kasten 37 angeordnet, wobei zwischen ihnen ein seitlicher Abstand besteht. Die Greifvorrichtung 22 wird mit horizontal ausgerichtetem Rahmen 2 3 über einen Stapel 35 gebracht und dann mit ausgefahrenen Greifarmen 24,25 und 28,29 abgesenkt. Die längsbewegbaren Greifarme 24,25 werden dann gegeneinander bewegt, um den Stapel 35 in Längsrichtung zusammenzudrücken. Dann werden die querbewegbaren Greifarme 28,29 gegeneinander bewegt, wobei sie die einzelnen Gegenstände des Stapels in eine gemeinsame Ausrichtung

bringen. Dann wird die Greifvorrichtung 22 von dem Roboter 10 parallel hochgefahren und der Stapel wird in einer Ablagevorrichtung 38 abgelegt. Dann wird der Greifer 22 aus der Ablagevorrichtung 38 herausgezogen und über den nächstfolgenden Stapel 36 gebracht, der ebenfalls aus dem Kasten 37 herausgenommen wird.

Wenn der Kasten 37 leer ist, wird dieser Kasten von der Greifvorrichtung 22 ergriffen, so wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Die Greifvorrichtung 22 weist an einem stirnseitigen Ende des Rahmens 23 einen starren Haltearm 40 auf, der parallel zu den Greif armen 24,25 nach unten absteht und mit einer Haltenase 41 versehen ist. Der von dem Haltearm 40 entfernt angeordnete Greifarm 25 ist ebenfalls mit Haltenasen 42 versehen. Der Greifarm 25 wird zunächst in seine äußere Endstellung gefahren und dann an den festen Haltearm 40 heranbewegt, wobei die Haltenasen 41,42 an dem oberen Rand des Behälters 37 angreifen. Auf diese Weise wird der leere Behälter ergriffen und von dem Roboter 10 an einen Platz bewegt, an dem neue Stapel in den Behälter 37 eingesetzt werden. Der volle Behälter wird dann vom Roboter in der beschriebenen Weise wieder ergriffen und in die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Umsetzposition gebracht. Der Roboter 10 und die Greifvorrichtung 22 werden also einerseits zum Transportieren des Behälters 37 und andererseits zum Herausnehmen der Stapel von Gegenständen aus dem Behälter benutzt.

Wie Fig. 5 zeigt, bestehen die Gegenstände hier aus Faltschachteln in flachgelegtem Zustand. Zahlreiche Faltschachteln bilden jeweils einen Stapel 35 bzw. 36. Die Faltschachteln 45 haben jeweils einen seitlichen

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Schlitz 46 zwischen zwei benachbarten Laschen. Ein weiterer Schlitz 46a ist an der dem Schlitz 46 gegenüberliegenden Seite spiegelbildlich angeordnet. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, besteht der eine querbewegliche Greifarm 28 aus einer flachen Platte, während der gegenüberliegende Greifarm 29 L-förmig ausgebildet ist und aus einer flachen Platte 29a mit einer am unteren Ende befindlichen, nach innen gerichteten Abwinklung 29b besteht. Diese Abwinklung 29b greift in die Schlitze 46 der Gegenstände ein, so daß die Gegenstände in vertikaler Richtung zentriert und am Herabfallen gehindert werden. Der gegenüberliegende flache Greifarm 28 dient als Gegenlager für die Gegenstände 45.

Der Roboter ist nach der Lernmethode so programmiert, daß er die oben beschriebenen Bewegungsabläufe nacheinander ausführt.

Beim Ergreifen eines Stapels von Gegenständen kann es vorkommen, daß der Stapel lang oder kurz ist. Daher wird während des Zusammenfahrens der Greifarme 24,25 der Widerstand ermittelt, den der Stapel den Greifarmen entgegensetzt. Dieser Widerstand bestimmt die Halteposition des Greifarmpaares, so daß sowohl lange als auch kurze Stapel mit im wesentlichen gleicher Zusammendrückkraft erfaßt werden. Ferner ist ein Sensor vorgesehen, der die Orientierung der Gegenstände 45 in dem Kasten 37 beim Aufnehmen des Stapels erfaßt. Obwohl die Gegenstände 45 im wesentlichen symmetrisch sind, so daß sie bei Drehung in ihrer Ebene um 180° generell die gleiche Position einnehmen, ist diese Symmetrie dadurch gestört, daß die Faltschachteln einen Klebewulst haben und somit entweder am oberen oder am unteren Ende dik-

ker sind. Die Position der Verdickung wird ebenfalls erfaßt und in Abhängigkeit davon fährt der Greifer 22 entweder in der in Fig. 7 in durchgezogenen Linien dargestellten Position in die Ablagevorrichtung 38 ein, oder in der in Fig. 7 strichpunktiert dargestellten Position 22a. Die Position 22a wird dadurch erreicht, daß die Greifvorrichtung 22 um ihre Längsachse herum um 180° gedreht wird, wobei die Gegenstände 45 dann über Kopf in die Ablagevorrichtung eingeführt werden.

Die Ablagevorrichtung 38 besteht aus einer Basisplatte 50 und davon abstehenden parallelen Stiften 51 oder geschlitzten Wänden. Die Stifte 51 bilden einen der Kontur der Faltschachteln entsprechenden Käfig, in den der Stapel 35 gemäß Fig. 7 eingeschoben wird, indem der Roboter 10 den Rahmen 23 der Greifvorrichtung in Längsrichtung des Rahmens linear vorschiebt. Dabei befindet sich der Rahmen 23 außerhalb des von den Stiften 51 umschlossenen Raums, während die Greifarme 24,25 und 28,29 in diesen Raum hineinragen. Nachdem der Stapel 35 auf die Basisplatte 50 abgesunken ist, werden die Greifarme auseinandergefahren und der Rahmen 23 wird seitlich von dem zwischen den Stiften 51 gebildeten Käfig fortbewegt, ohne daß die Greif arme 24,25 und 28,29 mit den Stiften 51 in Konflikt kommen würden.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Umsetzvorrichtung für Stapel (35) aus parallelen Gegenständen (45), mit einer an einer Bewegungsvorrichtung angebrachten Greifvorrichtung (22), die einen langgestreckten Rahmen (23) aufweist, von dem zwei kreuzweise bewegbare Greifarmpaare (24,25/28,29) in dieselbe Richtung abstehen, wobei jedes Greifarmpaar eigene Linearantriebe (26,27;32,33 ) für jeden seiner Greifarme aufweist.

2. Umsetzvorrichtung für Stapel (35) aus parallelen Gegenständen (45), mit einer an einer Bewegungsvorrichtung angebrachten Greifvorrichtung (22), die einen langgestreckten Rahmen (23) aufweist, von dem zwei kreuzweise bewegbare Greiferpaare (24,25/28,29) in dieselbe Richtung abstehen, wobei die Bewegungsvorrichtunhg ein Roboter (10) ist, dessen Roboterarm (20) um mehrere Achsen (18,19,21) schwenkbar bzw. drehbar und ferner in seiner Längsrichtung linear bewegbar ist.

3. Umsetzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboterarm (20) an einer Stirnseite des Rahmens (23) derart angreift, daß er den Rahmen (23) in einer ausschließlich in Richtung der Längsachse des Rahmens (23) verlaufenden Bewegung antreiben kann.

4. Umsetzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Linearantriebe (26,27/32,33) der Greifvorrichtung (22) auf

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der dem Rahmen zugewandten Seite der Greifarme (24_/25;28,29) angeordnet sind.

5. Umsetzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Greifarme (28,29) des quer zur Längsrichtung des Rahmens (23) bewegbaren Greifarmpaares L-förmig ausgebildet ist.

6. Umsetzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (23) an mindestens einem Ende einen Haltearm (40) zum Zusammenwirken mit einem Greifarm (25) des in Längsrichtung des Rahmen (23) bewegbaren Greifarmpaares (24,25) aufweist.

7. Umsetzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablagevorrichtung

(38) aus von einer Basis (50) parallel und schräg zur Horizontalen abstehenden Stiften (51) oder geschlitzten Wänden vorgesehen ist.

8. Umsetzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Stapels (35) die Haltepositionen der Greifarme mindestens eines Greifarmpaares bestimmt.